科普:摇一摇,“晶体婴儿”也会长得快

  新华社东京12月24日电(记者钱铮)轻轻摇晃或搅拌食盐浓溶液,细小的食盐晶体就会出现。古人制盐时就注意到了这种现象,日本研究人员借助现代科技解释了其中原理,即摇一摇这样的机械刺激如何加速食盐“晶体婴儿”生长。

  日本东京大学研究人员日前在学术期刊《美国化学协会·核心科学》上发表论文说,他们使用能看清单个原子的高速、高分辨率电子显微镜,成功将食盐晶体在机械刺激下加速生长的现象影像化。

  据介绍,晶体形成分为两个阶段,第一阶段生成晶核,研究人员称之为“晶体婴儿”,第二阶段晶体生长。研究团队已于去年使用电子显微镜捕捉到了“晶体婴儿”诞生的场景,今年他们使用的电子显微镜拍摄速率与去年相比快了10倍,以1秒钟300帧的高速影像记录了“晶体婴儿”在缓缓振动的容器中成长的样子。

  对这些影像分析结果显示,食盐溶液中的氯化钠分子在被吸收进晶体之前,会聚集到一起形成一种在溶液中漂浮的中间体,研究人员称之为“浮岛”。它会随着容器的振动而移动,如果落在晶核已有的晶体层上,就会产生一层新的晶体层,晶体由此生长。通常“浮岛”形成的速度不快,但如果轻微振动容器或搅拌溶液,“浮岛”形成和变化的速度会加快,“晶体婴儿”成长为较大晶体的速度也随之加快。

  研究人员说,同样的方法可用于在分子层面观察其他晶体形成的过程,这有助于药物研发、材料制造等领域开发高效生成高品质晶体的方法。

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